Пути обеспечения радиоэлектронной маскировки радиоэлектронных средств в тактическом звене Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ТЕХНИКА СРЕДСТВ СВЯЗИ

№ 3 (167) - 2024

ВОПРОСЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННОМ БЕЗОПАСНОСТИ

УДК 621.37

DOI: 10.24412/2782-2141 -2024-3 -2-17

Пути обеспечения радиоэлектронной маскировки радиоэлектронных средств в тактическом звене

Турилов В. А.

Аннотация. Актуальность: в тактическом звене управления в условиях применения противником современных средств радиоразведки, радиотехнической разведки, радиоэлектронного противодействия и высокоточного оружия, одно из главных требований, предъявляемых к радиоэлектронным средствам, являющимся источниками излучения радиосигналов, состоит в обеспечении максимальной скрытности их функционирования. В связи с чем, целью работы является формирование методики оценки степени затухания радиосигналов на трассах между радиоэлектронными средствами связи и управления и космическими, воздушными, наземными и переносными (носимыми) комплексами радиотехнической разведки противника при использовании для радиоэлектронной маскировки особенностей рельефа местности и препятствий на земной поверхности. Методы: методика сформирована на основе подходов, изложенных в Рекомендациях МСЭ^ и содержит основные теоретические положения для проведения расчетов. Методика предназначена для определения состава и содержания мероприятий радиоэлектронной маскировки радиоэлектронных средств в тактическом звене с целью предотвращения выявления их местоположения противником. Приводятся результаты выполненных расчетов для конкретного примера функционирования радиоэлектронных средств связи и управления и комплексов радиотехнической разведки противника в тактическом звене. Практическая значимость работы заключается в том, что сформированная методика оценки степени затухания радиосигналов на трассе между радиоэлектронным средством связи и управления и комплексами радио- радиотехнической разведки противника позволяет для конкретных технических характеристик функционирующего радиоэлектронного средства, а также климатических и географических условий их расположения определить необходимый состав и содержание мероприятий радиоэлектронной маскировки с целью предотвращения выявления противником местоположения радиоэлектронного средства, в том числе и в полевых условиях.

Ключевые слова: затухание радиосигнала; радиоэлектронные средства связи и управления; радио и радиотехническая разведка; радиоэлектронная маскировка.

Своевременность получения и полнота оперативной информации о текущей обстановке на поле боя, глубина анализа этой обстановки и оперативность принятия командных решений по управлению подчиненными и взаимодействующими подразделениями в ходе боевых действий в тактическом звене во многом зависит от характеристик используемых в войсках радиоэлектронных средств (РЭС) связи и управления, в том числе обеспечиваемой дальности и скорости передачи информации по каналам связи [1].

В тактическом звене в условиях применения противником современных средств радиоразведки (РР), радиотехнической разведки (РТР), радиоэлектронного противодействия (РЭП) и высокоточного оружия (ВТО), одно из главных требований, предъявляемых к радиоэлектронным средствам связи, являющимся источниками излучения радиосигналов, состоит в обеспечении максимальной скрытности их функционирования.

Введение

1. Комплексы радио- и радиотехнической разведки, применяемые противником в тактическом звене

Основываясь на опыте проведения военных операций в Ираке, Афганистане и других регионах вооруженные силы западных стран значительное внимание уделяют программам развития и внедрения в войсках комплексов радио-, радиотехнической разведки (РРТР), способных обнаруживать противника, обрабатывать и распределять необходимую информацию для уничтожения сил противника еще до вступления с ним в непосредственное соприкосновение [2-4]. При этом, в тактическом звене, как правило, одновременно действуют космические системы (КС), воздушные системы (ВС), мобильные наземные системы радиоперехвата и пеленгования на гусеничной или колесной базе (НС) и переносные (носимые) тактические станции (ПС) РРТР противника.

В научно-технической литературе опубликовано достаточно много разнородной оценочной информации о технических характеристиках КС РРТР потенциального противника, установленных на искусственных спутниках земли (ИСЗ), запущенных в рамках программ «Ferret» (типа «Ferret-D»), «White Cloud» (типа «SSU», «SSU-2», «SSU-3», «SSU-4», «Intruder»), «Chalet - Vortex» (типа «Rhyolite», «Chalet», «Vortex», «Mercury»), «Aquacade» (типа «Magnum», «Orion», «Mentor»), «Jumpseat» (типа «Jumpseat-2», «Jumpseat-3», «Trumpet»). В табл. 1 представлены некоторые характеристики таких КС РРТР [5-7].

Таблица 1 - Характеристики космических систем РРТР (на основе анализа работ [5-7])

№ п/п ^^^^^Наименование КС РРТР Характеристики ^^^^^^ ИСЗ FTF программы «Ferret» ИСЗ FTF программы « White Cloud» ИСЗ FF программы «Chalet -Vortex» ИСЗ FFTF программы «Aquacade» ИСЗ FFTF программы «Jumpseat»

I II III IV V VI VII

1. Диапазон РРТР, МГц 3G-SGGGG 5G-4GGGG 45-25GGG 15G-2GGGG 5G-4GGGG

2. Высота ведения РРТР, км 7GG-SGG 11GG 32GGG-41GGG 345GG-36GGG 1GGGG-39GGG

3. Чувствительность приемника комплекса РРТР Рпр, дБВт/Гц -195 -195 -19S -195 -195

4. Средний коэффициент усиления антенны комплекса FFTF Gа , дБ СМВ 4 4 65 65 45

МВ 15 15 12

Перспективный уровень технических характеристик КС РРТР потенциального противника может быть спрогнозирован на основе того факта, что при их создании зарубежные компании традиционно используют схемные и технические решения, прошедшие проверку в ВС РРТР стратегического и оперативно-тактического назначения [8]. Таким образом, следует ожидать, что технические характеристики КС РРТР в прогнозируемый период будут, как минимум, не хуже, чем у ВС РРТР.

К настоящему времени за рубежом создан достаточно широкий спектр ВС РРТР стратегического и оперативно-тактического назначения на базе пилотируемых разведывательных самолетов типа RC-135W «Rivet Joint», ЕС-130Н CompassCall, осуществляющих РР в диапазоне от 3 МГц до 18 ГГц и РТР в диапазоне 0,5-40 ГГц, а также беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) типа RQ-4 «Global Hawk», MQ-1C Grey Eagle, EADS Talarion, осуществляющих РРТР в диапазоне частот 1,8-18 ГГц. Разведка, как правило, ведется на высоте от 3 до 22 км с минимальным удалением от линии соприкосновения войск в 50-100 км. Некоторые характеристики ВС РРТР представлены в табл. 2 [1, 2].

Таблица 2 - Характеристики воздушных систем РРТР (на основе анализа работ [1, 2])

№ п/п ^^^^^Наименование ВС РРТР Характеристики ^^^^^^ ES-5000 AN/ALQ-61 WJ-1740 LR-100 (БПЛА) FASTHAT

I II III IV V VI VII

1. Диапазон РРТР, МГц 500-40000 80... 18000 30.40000 2000.18000 500.18000

3. Чувствительность приемника ВС РРТР, дБВт/Гц н/д 190 179-195 н/д н/д

Производители постоянно совершенствуют воздушные системы РРТР. Согласно прогнозу к 2030 году ожидается, что ВС РТР будут вести разведку в диапазоне частот 0,7160 ГГц в тактической авиации и в диапазоне частот 0,25-160 ГГц в стратегической авиации с чувствительностью приемников -190 дБВт/Гц. К этому же сроку прогнозируется, что ВС РР будут вести разведку в диапазоне частот от 0,03 МГц до 100 ГГц с чувствительностью приемников -150 - -180 дБВт/Гц [5]. Учитывая современные темпы развития радиоэлектроники, можно ожидать дальнейшего повышения уровня технических характеристик ВС и КС РРТР, в частности, значение чувствительности приемников в диапазоне частот от 0,03 МГц до 160 ГГц может достигнуть значения -200 дБВт/Гц [1].

НС и ПС РРТР, стоящие в настоящее время на вооружении подразделений тактического звена сухопутных войск (СВ) армии США, предназначены для ведения разведки на глубину до 20-30 км за линией соприкосновения войск, при этом должны обеспечивать сопряжение с тактическими ВС РРТР [9].

Наиболее распространена в подразделениях тактического звена СВ армии США мобильная НС РРТР и радиоэлектронной борьбы (РЭБ) Prophet различных поколений. Современный воздушно-наземный комплекс серии AN/MLQ-44B(V)1 Prophet Enhanced (PE) (General Dynamics Mission Systems Inc.) состоит из двух подсистем:

1) наземная подсистема на основе территориально-распределенной группировки комплексов РРТР, размещаемых на автомобилях типа HMMWV, несущих дежурство в тылу своих войск на удалении в 4-6 км от линии соприкосновения войск. Наземная подсистема РРТР ведет разведку в диапазоне частот 20-15000 МГц и имеет чувствительность приемника от 0,5 мкВ/м для узкополосных сигналов до 5,0 мкВ/м для широкополосных сигналов [3];

2) воздушная подсистема ведет РР в диапазоне частот 0,5-18 ГГц, а РТР - в диапазоне 0,5-40 ГГц, имеет чувствительность приемников РРТР порядка -195 дБВт/Гц и может включать в свой состав [1, 3]:

- пилотируемые разведывательные самолеты типа Bombardier EO-5C с комплексом радио-, радиотехнической разведки AN/ASQ-223 (ARL-M COMINT/IMINT System «Crazy Hawk»), Beechcraft RC-12P «Guardrail» со специальной разведывательной системой AN/USD-9 «Improved Guardial V» или др., предназначенные для ведения разведки на высоте от 3000 до 7000 м на удалении 50-100 км от линии соприкосновения войск;

- вертолеты типа Bell E^Œ с комплексом РЭБ AN/ARQ-33 «Quick Fix I», Sykorsky ЕН-60A c комплексом РЭБ AN/ALQ-151 Quick Fix II или др., предназначенные для ведения разведки на удалении 4-8 км от линии соприкосновения войск на высоте 60-180 м;

- тактические разведывательные БПЛА типа Northrop Grumman RQ-5A Hunter, RQ-7A Shadow 200 (AAI Corp.), предназначенные для ведения разведки на удалении 515 км от линии соприкосновения войск на высоте до 3000 м.

Известны также эксплуатируемые в СВ армии США станции радиоэлектронной разведки типа MRD 3000 (w2 и w5) Poligon, предназначенные для ведения РРТР в диапазоне

от 0,1 до 3000 МГц с чувствительностью системы не хуже -145 дБВт, перспективная интегрированная система борьбы со средствами управления противника WolfPack, предназначенная для ведения РРТР в диапазоне 20-15000 МГц, состоящая из распределенных на местности автономных малогабаритных приемо-передающих устройств (МППУ), интегрированных в единую сеть [7, 9].

В подразделениях РЭБ вооруженных сил западных стран в настоящее время широко используются ПС РРТР, предназначенные для ведения разведки непосредственно на линии соприкосновения войск, в тылу противника или для выявления диверсионно-разведывательных групп противника в собственном тылу. Примерами таких ПС РРТР могут служить:

1) широкополосный тактический пеленгатор TRC 6200 (Thaïes), предназначенный для обнаружения и определения местоположения источников радиоизлучения в диапазоне от 9 кГц до 6 ГГц (в зависимости от применяемой антенны) с чувствительностью -155 дБВт;

2) портативный пеленгатор DDF007 (Rohde & Schwars) для ведения мониторинга спектра [10], чувствительность которого определяется типом применяемой антенны:

- от 2 до 8 мкВ/м - в диапазоне от 20 до 50 МГц;

- 1 мкВ/м - в диапазоне от 50 МГц до 3 ГГц;

- от 2 до 8 мкВ/м - в диапазоне от 3 до 6 ГГц;

3) портативный пеленгатор PR200 (Rohde & Schwars) для ведения мониторинга спектра в диапазоне от 8 кГц до 8 ГГц (с возможностью расширения диапазона до 20 или 33 ГГц путем подключения дополнительной портативной направленной антенны с понижающим преобразователем) [11].

Промышленностью выпускаются и многие другие НС РРТР. Совершенствование технических характеристик НС и ПС РРТР потенциального противника ведется непрерывно на основе достижений электронной промышленности. Следует ожидать достижение значений чувствительности их приемников на уровне не ниже, чем у ВС и КС РРТР.

2. Условия обнаружения РЭС связи и управления комплексами РРТР противника в тактическом звене

Условие выявления комплексами РРТР радиоизлучения РЭС связи и управления выглядит следующим образом:

1) если чувствительность приемника комплекса РРТР выражена в единицах плотности мощности радиосигнала:

ррэс > spptp , (1)

где: Р>ЭС - плотность мощности радиосигнала радиоэлектронных средств, поступающего на приемную антенну комплекса РРТР, дБВт/Гц; SPPTP - чувствительность комплекса РРТР, дБВт/Гц.

2) если чувствительность приемника комплекса РРТР выражена в единицах напряженности поля радиосигнала:

ЕРЭС > SPPTP, (2)

где: ЕРЭС - напряженность поля радиосигнала радиоэлектронных средств, поступающего на приемную антенну комплекса РРТР, дБ(мкВ/м); SPPTP - чувствительность комплекса РРТР, дБ(мкВ/м).

Значение чувствительности SppTp в выражениях (1) и (2) зависит от чувствительности приемника Snp РРТР и коэффициента усиления приемной антенны GppTp :

^РРТР = Snp РРТР - GPPTP • (3)

Для проверки условия (1) вычисляют значение плотности мощности радиосигнала Ррэс , поступающего на приемную антенну комплекса РРТР:

РрэС = 1 0^(РПрд рэс) + 0>эс -10lg(dF) - 60 -Lb, (4)

где: Рпвдюс - мощность передатчика РЭС, Вт; Grac - коэффициент усиления антенны передатчика РЭС, дБ; dF - ширина полосы радиосигнала (МГц); Lb - полное ослабление радиосигнала на радиотрассе от передающей антенны радиоэлектронного средства до приемной антенны комплекса РРТР, дБ, которое в соответствии с Рекомендацией МСЭ-R P.341-7 «The concept of transmission loss for radio links» складывается из двух составляющих:

Lb = Lhf + L , (5)

b bf m ' v '

где: Lf - основные потери при передаче в свободном пространстве; Lm - дополнительные

bf m

потери по отношению к передаче в свободном пространстве.

В Рекомендации МСЭ-R P.525-4 «Расчет ослабления в свободном пространстве» стандартизирована формула для вычисления основных потерь при передаче в свободном пространстве:

Lbf = 20 lg(F)+20 lg(Dt) - 27,558 , (6)

где: DT - длина радиотрассы от передающей антенны РЭС до приемной антенны комплекса РРТР, м; F - несущая частота радиосигнала, МГц.

Рекомендация МСЭ-R Р.619-5 «Данные о распространении радиоволн, необходимые для определения помех между станциями, находящимися в космосе и на поверхности Земли» определяет следующие слагаемые дополнительных потерь по отношению к передаче в свободном пространстве:

Lm = Ag + Axp + Abs + As + Ldtb , (7)

где: Ag - затухание радиосигнала вследствие поглощения радиоволн атмосферными

газами. Методика вычисления Ag изложена в Рекомендации МСЭ-R Р.676-13 «Ослабление

атмосферными газами и связанные с этим эффекты»;

Axp - ослабление, вызванное изменением угла поляризации радиосигнала из-за

фарадеевского вращения и/или рассеяния гидрометеорами;

As - ослабление радиосигнала из-за ионосферного или тропосферного мерцания;

Ahs - ослабление из-за рефракции (расширения) луча радиосигнала в атмосфере;

Ldtb - затухание радиосигнала вследствие дифракционных/волноводных потерь из-за

особенностей рельефа местности и/или конкретных препятствий на земной поверхности в виде лесных массивов, зданий, сооружений и т.п.

Для проверки условия (2) значение напряженности поля ЕРЭС , поступающего на приемную антенну комплекса РРТР, вычисляют в соответствии с Рекомендацией МСЭ-R P.525-4:

Ерэс' = 10 lg(^прд рэс) + Срэс - 20 lg(D^ + 134,771 - Lm . (8)

3. Методика оценки степени затухания радиосигналов на трассе между РЭС связи и управления и комплексами РРТР при использовании для радиоэлектронной маскировки особенностей рельефа местности и препятствий на земной поверхности

На рис. 1 схематически изображено расположение комплексов РРТР, которые могут применяться противником в тактическом звене, и РЭС связи и управления. На рисунке используются следующие обозначения:

Рис. 1. Комплексы РРТР в тактическом звене

^рЭс а - высота передающей антенны РЭС, м;

^рртр а - высота приемной антенны комплекса РРТР1, м;

hв - высота самого значительного препятствия на радиотрассе между РЭС и

комплексом РРТР, м;

hf - высота лесного массива на радиотрассе между радиоэлектронным

средством и комплексом РРТР, м;

Вн т - длина по горизонтали радиотрассы от передающей антенны РЭС до приемной антенны комплекса РРТР, м:

Бн т = 2^яд(ССф/2ЛЗ), (9)

где: ^Сф - кратчайшее расстояние между передающей антенной радиоэлектронного средства и приемной антенной комплекса РРТР по сферической поверхности Земли, средний радиус RЗ которой составляет 6371008,7714 м. При ^Сф = 100 км разница между £>Сф и Вн т

1 Для ВС и КС РРТР значение ^РТР а может быть принято равным 0.

составляет ~ 1 м, т. е. для приблизительных расчетов для расстояний до 100 км можно принять % т я Дсф ;

Dн / - длина по горизонтали отрезка радиотрассы в лесном массиве, м;

Dн в - длина по горизонтали отрезка радиотрассы от передающей антенны РЭС до самого значительного препятствия на радиотрассе, м;

dн рэс - длина по горизонтали отрезка радиотрассы от передающей антенны РЭС до лесного массива, м;

dн рртр - длина по горизонтали отрезка радиотрассы от лесного массива до приемной антенны комплекса РРТР, м;

0 - угол места между лучом радиотрассы от РЭС до комплекса РРТР и

горизонтальной плоскостью, град2:

0 = агс^((Лрртр а - ¿РЭС а)/£>н Т) . (10)

С помощью значений длин соответствующих отрезков радиотрассы по горизонтали и угла места вычисляются другие параметры радиотрассы:

Dт - длина радиотрассы от передающей антенны РЭС до приемной антенны комплекса РРТР:

Dт = Dн т/со8(0); (11)

Бт в - длина отрезка радиотрассы от передающей антенны РЭС до самого значительного препятствия на радиотрассе;

dт рэс - длина отрезка радиотрассы от передающей антенны РЭС до лесного массива;

Dт / - длина отрезка наклонной радиотрассы в лесном массиве;

Эт РРТР - длина отрезка наклонной радиотрассы от лесного массива до приемной антенны комплекса РРТР.

В настоящей работе для проверки расчетов затухания радиосигнала на радиотрассе между РЭС и комплексами РРТР приняты следующие условия:

- расчеты выполняются для летнего сезона с ясной погодой;

- типы радиосигналов, их несущая частота и ширина полосы представлены в табл. 3.

Таблица 3 - Типы радиосигналов, их несущая частота и ширина полосы

№ п/п Тип радиосигнала Несущая частота, МГц Ширина полосы, МГц

1 УКВ радиостанция 44; 108 0,0031

2 Lora 433;864 0,125

3 GSM 900;1800 0,2

4 UMTS (3G) 900;2100 5

5 LTE (4G) 800; 1800; 2600 1,4; 3; 5; 10; 15; 20

6 WiMax 2400; 3500;5600 1,25; 10; 20

7 WiFi 2400;5160;6000 20; 40; 80

- диапазон изменения мощности передатчиков РЭС составляет от 0,1 до 2,0 Вт;

- РЭС имеют направленные антенны, главный лепесток диаграммы направленности которых направлен в сторону, противоположную от линии соприкосновения войск;

- коэффициент усиления антенны радиоэлектронных средств по боковым и обратному лепесткам диаграммы направленности в направлении комплексов РРТР не превышает 5 Дб;

- КС РРТР ведет разведку с высоты 32000 км и расположена непосредственно над РЭС (в зените);

- ВС РРТР ведет разведку с расстояния 100 км до линии соприкосновения войск на высоте 12 км;

- НС РРТР ведет разведку с расстояния 4 км от РЭС, примерно на одной высоте над уровнем моря с РЭС;

- ПС РРТР ведет разведку с расстояния 1 км от РЭС, примерно на одной высоте над уровнем моря с РЭС;

- чувствительность приемников КС и ВС РРТР составляет -200 дБВТ/Гц;

- коэффициент усиления приемной антенны КС РРТР в МВ диапазоне составляет 15 дБ, в ДМВ диапазоне - 40 дБ, в СМВ диапазоне - 65 дБ;

- коэффициент усиления приемной антенны ВС РРТР равен 40 дБ;

- чувствительность приемника НС РРТР составляет 5 мкВ/м;

- коэффициент усиления приемной антенны НС РРТР равен 40 дБ;

- чувствительность приемника ПС РРТР (с учетом коэффициента усиления антенны) составляет 1 мкВ/м в диапазоне от 50 МГц до 3 ГГц и 2 мкВ/м в диапазонах 20 до 50 МГц и свыше 3 ГГц.

Для этих условий ослаблением радиосигнала в газах атмосферы Аи ослаблением из-

за деполяризации Ахр, рефракции в атмосфере А^, ионосферного или тропосферного

мерцания можно пренебречь ввиду их относительно малых значений.

Главными же факторами, влияющими в рассматриваемых условиях на ослабление радиосигнала вследствие дифракционных/волноводных потерь , будут служить

особенности рельефа местности и препятствия на земной поверхности в виде лесных массивов, зданий, сооружений и т. п.

Целенаправленное изменение именно этого слагаемого в формуле (7) может послужить основой для формирования специальных приемов радиоэлектронной маскировки (РЭМ), заключающихся в повышении энергетической скрытности маскируемых излучающих объектов за счет ослабления радиосигналов РЭС, поступающих на вход приемников комплексов РРТР противника, до уровня, исключающего выявление этими средствами местоположения РЭС [12].

Изучению влияния различных препятствий на степень затухания радиосигналов различных диапазонов волн посвящено большое количество работ отечественных и зарубежных исследователей. Результаты части таких исследований положены в основу ряда Рекомендаций Серии Р Сектора радиосвязи МСЭ-К.

На практике, при наличии возможности, предпочтительно обеспечивать РЭМ за счёт пассивного ухудшения условий распространения электромагнитной энергии в сторону комплексов РРТР противника путем использования естественных особенностей рельефа местности с максимальным перекрытием первой зоны Френеля на радиотрассе, направленной в сторону противника, и лесных массивов.

В качестве упрощенного примера использования особенностей рельефа местности и препятствий на земной поверхности для РЭМ РЭС с целью предотвращения выявления их местоположения комплексами РРТР противника на рис. 1 представлены радиотрассы от РЭС связи и управления до комплексов РРТР противника с частичным перекрытием первой зоны Френеля естественным или искусственным (специально возведенным) радионепроницаемым препятствием высотой со стороны противника Нв = 4,2м и с прохождением радиотрассы

через придорожную лесополосу шириной по горизонтали DH ^ = 25 м и высотой Н^ = 15 м.

Препятствием для распространения радиоволн от РЭС в направлении комплексов РРТР противника может служить железнодорожная или автодорожная насыпь, террикон, холм,

лакколит, перепад высот рельефа местности и т. п. В качестве дополнительного препятствия для распространения радиоволн могут возводится ограждения из радиопоглощающего материала.

Для рассматриваемого примера ослабление радиосигнала вследствие дифракционных/волноводных потерь из-за особенностей рельефа местности и/или конкретных препятствий на земной поверхности можно представить выражением:

Ldtb Ас! + Lveg , (12)

где: Ad - дифракционное затухание из-за полного или частичного сужения препятствием просвета в первой зоне Френеля радиотрассы; Ь - ослабление радиосигнала из-за

прохождения радиотрассы через лесной массив.

Рекомендация МСЭ-К Р.530-17 «Данные о распространении радиоволн и методы прогнозирования, требующиеся для проектирования наземных систем прямой видимости» определяет следующую формулу приблизительного вычисления значения дифракционных потерь из-за полного или частичного сужения просвета в первой зоне Френеля для усредненной местности:

Ас1 = -20 НРЭС а + ¡>п ^(её-Нв +10, (13)

Крг

где: Ярг - радиус первой зоны Френеля в точке пересечения трассы и препятствия, вычисляемое по формуле:

Вру = 17,39^ О в) в) . (14)

Формула (13) справедлива, если, Ас1 > 15 дБ, т. е. выполняется условие:

Нв> НРЭС а + Онв*В(®§+-;р . (15)

Максимальное ослабление распространения радиосигнала в сторону комплексов РРТР противника за счет дифракции может быть обеспечено при перекрытии первой зоны Френеля более, чем на 60 %.

Отечественными и зарубежными исследователями разработано значительное количество математических моделей распространения радиосигналов в лесных массивах, каждая из которых относится к одному из классов: детерминированные (ОМЫ), статистические ^ММ), полустатистические (SSMM), полудетерминированные (5ОММ), полуэмпирические (££ММ) и эмпирические (ЕММ) [13].

Детерминированные модели используют уравнения Максвелла, совместно с законами отражения и дифракции. Статистические модели используют результаты серий измерений и данные о средних потерях для различных типов радиолиний с целью формирования различных статистических приближений. Эмпирические модели представляют собой уравнения, сформированные на основе результатов серий измерений.

Сектором радиосвязи МСЭ-К принята Рекомендация Р.833-10 «Ослабление сигналов растительностью», содержащая несколько статистических и эмпирических моделей распространения в лесном массиве радиосигналов частотой от 30 МГц до 100 ГГц. В соответствии этой Рекомендацией общее ослабление радиосигнала Ь при прохождении

через лесной массив определяется комбинацией затухания при сквозном распространении радиоволны через лесной массив в направлении приемника и затухания из-за дифракции радиосигнала на кромках элементов растительности:

Ldif

Ьуе§ = -10^(10" 10 +10- 10 ), (16)

где: - ослабление радиосигнала при сквозном распространении радиоволны через растительный массив; - ослабление из-за дифракции радиосигнала на кромках

элементов растительности.

Одна из моделей Рекомендации Р.833-10, учитывающая сезонные характеристики

растительности, может применяться как для наземных (0 ~ 0°), так и для наклонных

радиотрасс (0° < 0 < 90°), в т. ч. от РЭС до КС, ВС, НС и ПС РРТР, находящихся над поверхностью Земли. В соответствии с данной моделью затухание радиосигнала из-за прохождения радиотрассы через растительный массив вычисляется по следующей эмпирической формуле:

Ь/ = ^(Б у )(0 + Е)°-4, (17)

где: В = (0,30281 - 0,003624к/!)(^1000)(а 0013118 " а<Ш236к/1); кА = |месяц - 6,5 - для Северного полушария; кА = 6 - |месяц - 6,5 - для Южного полушария; месяц - номер месяца в году от 1 до 12;

А, Е и G - параметры, определенные эмпирическим путем и представленные в табл. 4.

Таблица 4 - Параметры, определенные эмпирическим путем

Тип деревьев A E G

Кедр японский 1,87 0,01 -0,12

Можжевельник кенийский 1,5 0,01 -0,12

При расчете ослабления из-за дифракции на кромках элементов растительности лесного массива, расположенного на радиотрассе от радиоэлектронного средства до комплекса РРТР, этот лесной массив рассматривается в Рекомендации МСЭ-К Р.833-10 как

двойное изолированное клиновидное препятствие шириной Б

H f

В соответствии с

Рекомендацией МСЭ-К Р.526-15 «Распространение радиоволн за счет дифракции» представленные ниже формулы для расчета ослабления справедливы, если значение 0 меньше примерно 12°.

Рекомендация МСЭ-К Р.2001-4 «Универсальная модель наземного распространения радиоволн для широкого применения в полосе частот 30 МГц - 50 ГГц» устанавливает следующий алгоритм вычисления приблизительного значения потерь Френеля-Кирхгофа на

таком препятствии ./(ЧРэс и J(уА>ртр .

Сначала вычисляют значения безразмерных параметров V:

"РЭС

= (h

f - ^ЭС а

)(1-

D

H РЭС

DH РЭС + DH f

i

2f I (

D

- +

T РЭС

D

)

T f

299792458

УРРТР _ (hf - ^РТР а)(1 -

D

H РРТР

DH РРТР + DH f

n

2f l(-

1

1

D

T РРТР

D

T f

299792458

Если V > -0,78, то потери Френеля-Кирхгофа вычисляют по формуле:

J (v) = 6,9 + 20lg|V(v-0,1)2 +1 + v-0,1

в противном случае

J(v) = 0

(18)

(19)

(20)

1

1

Поправочный член Ь , добавляемый для учета ширины растительного массива О

вычисляют по формуле:

т 1л| / (ОН РЭС + ОН f )(ОН РРТР + ОН f) ч Ьс = 101§( п /п-—п-Гп-Т- ).

ОН f (ОН РЭС +ОН f +ОН РРТР

)

н f■

(21)

Полные дифракционные потери при прохождении радиосигнала над растительным массивом составляют:

% = ^(Х)рэс + -1 (^РТР + ЬС . (22)

На рис. 2-5 представлены результаты расчетов возможности радиоэлектронной маскировки РЭС, передающих радиосигналы с различной мощностью, несущей частотой и шириной полосы радиосигнала, от комплексов РРТР противника в заданных выше условиях.

Рис. 2. Графики зависимости плотности мощности радиосигналов Ррэс ,

поступающих на приемную антенну КС РРТР, от несущей частоты и ширины полосы радиосигналов и граница чувствительности КС РРТР

Часть графиков зависимости параметров радиосигналов РЭС, поступающих на приемные антенны КС, ВС, НС и ПС РРТР, от несущей частоты и ширины полосы радиосигналов, лежащей ниже границы чувствительности соответствующих комплексов РРТР (в серых зонах), соответствует радиосигналам, которые в заданных условиях не могут быть выявлены этими комплексами РРТР.

На рисунках показано, что в условиях рассматриваемого примера при мощности передатчиков от 0,1 до 2 Вт радиосигналы МВ и ДМВ диапазонов волн частотой до 2 ГГц, независимо от ширины полосы радиосигнала, всегда попадают в зоны обнаружения, по меньшей мере, одного из комплексов РРТР, а широкополосные радиосигналы с более высокой несущей частотой могут быть скрыты от комплексов РРТР противника при соответствующей настройке мощности передатчика и ширины полосы радиосигнала.

Перспективная ВС РРТР

$пр рртр =-~00 дБВш/Гц Срртр=40 дБ Срэс=5 дБ Б>нт=Ю0км ЬРЭСа=Зм кРРТРа=12км Онв=2м Ьв=4,2м ОНРЭС=8м Он,=25 м Ьг = 15 мм

дБВт/Гц -140

-160 -180 -200 -220 -240 -260 -280 -300 -320 -340

H >A %

Л1

ЧЛ , 'Ai •«f

1 >s . о

1 41

y:. '.t^i J

Ы

»•• Ррэс' (Ррэс=100 мВт) Ш-Ррэс' (Ррэс=200 мВт) û - Ррэс' (Ррэс=500 мВт) »—Ррэс' (Ррэс=1 Вт) 3—Ррэс' (Ррэс =2 Вт) ='Sppmp

1000

2000

3000

4000

5000

6000

- (МГц)

Рис. 3. Графики зависимости плотности мощности радиосигналов Ррэс ,

поступающих на приемную антенну ВС РРТР, от несущей частоты и ширины полосы радиосигналов и границы чувствительности ВС РРТР

Рис. 4. Графики зависимости напряженности поля радиосигналов Ерэс ,

поступающих на приемную антенну НС РРТР, от несущей частоты и ширины полосы радиосигналов и граница чувствительности НС РРТР

Рис. 5. Графики зависимости напряженности поля сигналов Ерэс , поступающих на приемную антенну ПС РРТР, от несущей частоты и ширины полосы радиосигналов и граница чувствительности ПС РРТР

Выводы

Анализ результатов расчетов в условиях сформулированного в работе примера показывают, что обеспечение РЭМ в тактическом звене возможно только путем комплексного использования особенностей рельефа местности и препятствий на земной поверхности для обеспечения затухания радиосигналов РЭС до уровня, исключающего выявление их местоположения средствами РРТР противника.

В первую очередь, мероприятия РЭМ в тактическом звене должны обеспечивать максимально возможное перекрытие первой зоны Френеля на радиотрассах, направленных в сторону ВС, НС и ПС РРТР противника. Кроме того, должны быть максимально использованы рельеф местности, лесные массивы и иные естественные и искусственные препятствия для обеспечения максимально возможного затухания радиосигналов РЭС в направлении комплексов РРТР противника.

Сформированная в настоящей работе методика оценки степени затухания радиосигналов на трассе между радиоэлектронным средством связи и управления и комплексами РРТР противника позволяет для конкретных технических характеристик РЭС, а также климатических и географических условий их расположения определить необходимый состав и содержание мероприятий РЭМ с целью предотвращения выявления противником местоположения РЭС.

Следует отметить, что для оценки затухания радиосигналов на пересеченной местности отечественные и зарубежные исследователи используют и иные модели, отличные от рекомендованных МСЭ-R.

Так, при распространении радиоволн вблизи поверхности Земли в условиях прямой видимости (LOS), вместо модели свободного пространства может быть использована модель плоской поверхности Земли (PE - Plane Earth), которая учитывает эффект отражения радиоволн от земли [14]. В модели PE степень затухания радиосигнала не зависит от его несущей частоты, а зависит от расстояния между передающей антенной

РЭС и приемной антенной комплекса РРТР и высот этих антенн. Модель PE показывает большее затухание радиосигналов МВ диапазона, чем модель свободного пространства. При этом в СМВ диапазоне радиоволн с ростом несущей частоты степень затухания примерно выравнивается.

Для оценки затухания радиосигнала в растительных массивах также разработаны модели, отличные от рекомендованных МСЭ-R. Например, Европейской кооперацией в науке и технологиях (COST) на основе результатов серии экспериментов была разработана эмпирическая модель затухания в растительном массиве радиосигналов частотой от 200 МГц до 95 ГГц COST-235 [15], которая может применяться для случаев когда источник и приемник излучения расположены вне растительного массива, расположенного на радиотрассе, а зона Френеля полностью проходит через растительный массив. Модель COST-235 также показывает большее затухание радиосигналов в лесном массиве по сравнению с моделями, рекомендованными МСЭ-R.

В целом, эмпирические модели, отличные от рекомендованных МСЭ-R, показывают большее затухание радиосигналов на трассах с препятствиями на земной поверхности Применение этих моделей для анализа возможности обеспечения затухания радиосигналов РЭС до уровня, исключающего выявление их местоположения средствами РРТР противника, может показать менее жесткие требования к мероприятиям РЭМ. Однако применение сформулированной в настоящей работе методики дает более надежную РЭМ РЭС связи и управления в тактическом звене с точки зрения их защиты от обнаружения комплексами РРТР противника.

Литература

1. Макаренко С. И. Модели системы связи в условиях преднамеренных дестабилизирующих воздействий и ведения разведки. Монография. - СПб.: Наукоемкие технологии, 2020. - 337 с.

2. Перунов Ю. М., Мацукевич В. В., Васильев А. А. Зарубежные радиоэлектронные средства / Под ред. Ю. М. Перунова. В 4-х книгах. Кн. 2: Системы радиоэлектронной борьбы. - М.: Радиотехника, 2010. - 352 с.

3. Михайлов Р. Л. Радиоэлектронная борьба в Вооруженных силах США: военно-теоретический труд. - СПб.: Наукоемкие технологии, 2018. - 131 с.

4. Симаков А. Средства радиоэлектронной борьбы, радио- и радиотехнической разведки сухопутных войск США // Зарубежное военное обозрение. 2022. № 10. С. 48-53.

5. Афонин И. Е., Макаренко С. И., Петров С. В. Описательная модель комплексов разведки, используемых для вскрытия системы воздушно-космической обороны и целеуказания при нанесении удара средствами воздушно-космического нападения // Системы управления, связи и безопасности. 2021. № 1. С. 190-214.

6. Романов А., Кошелев А. Космическая радиоэлектронная разведка США // Авиация и космонавтика. 1994. № 5-6. С. 46-47.

7. Макаренко С. И. Информационное противоборство и радиоэлектронная борьба в сетецентрических войнах начала XXI века. Монография. - СПб.: Наукоемкие технологии, 2017. - 546 с.

8. Старков В., Шушков А. Высокая точность и большая мощность // Воздушно-космическая оборона. 2009.№ 1.

9. Меньшаков Ю. К. Виды и средства иностранных технических разведок. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. - 656 с.

10. Portable Direction Finder R&S®DDF007. Product Brochure. Rohde&Schwars GmbH & Co. KG, 2016.16 p.

11. Portable monitoring receiver R&S®PR200. Product Brochure. - Rohde&Schwars GmbH & Co. KG, 2023. - 20 p.

12. Куприянов А. И. Радиоэлектронная борьба. - М.: Вузовская книга, 2012. - 359 с.

13. Попов В. И. Математические модели распространения радиоволн в лесных массивах // Евразийский Союз Ученых (ЕСУ). Технические науки. 2015. № 11 (20). С. 107-117.

ТЕХНИКА СРЕДСТВ СВЯЗИ

№ 3 (167) - 2024

14. Ayekomilogbon Olufemi T., Famoriji John O., Olasoji Yekeen O. Evaluation and modeling of UHF Radiowave Propagation in a Forested Environment. International Journal of Engineering and Innovative Technology (IJEIT). 2013. V. 2. Is. 12. Pp. 101-106.

15. Radio propagation effects on next-generation fixed-service terrestrial telecommunication systems. Luxembourg. COST 235. 1996. Final Report. 407 p.

1. Makarenko S. I. Modeli sistemy svyazi v usloviyah prednamerennyh destabiliziruyushchih vozdejstvij i vedeniya razvedki [Communication system models in deliberate destabilizing influences and intelligence conditions]. St. Petersburg. Naukoemkie tekhnologii [Science intensive technologies]. 2020. 337 p. (In Russian).

2. Perunov Yu. M., Matsukevich V. V., Vasiliev A. A. Zarubezhnye radioelektronnye sredstva [Foreign radio-electronic means]. Edited by Yu.M.Perunov. In 4 books. Book 2. Sistemy radioelektronnoj bor'by [Electronic warfare systems]. Moscow. Radiotekhnika. 2010. 352 p. (In Russian).

3. Mikhaylov R. L. Radioelektronnaya bor'ba v Vooruzhennyh silah SSHA: voenno-teoreticheskij trud [Electronic warfare in the US Army: a military theoretical work]. St. Petersburg. Naukoemkie tekhnologii [Science-intensive technologies]. 2018. 131 p. (In Russian).

4. Simakov A. Sredstva radioelektronnoj bor'by, radio- i radiotekhnicheskoj razvedki suhoputnyh vojsk SSHA [US Army electronic warfare, radio and radio technical intelligence means]. Zarubezhnoe voennoe obozrenie [Foreign Military Review]. 2022. No. 10. Pp. 48-53. (In Russian).

5. Afonin I. E., Makarenko S. I., Petrov S. V. Descriptive model of intelligence systems used to detection the elements of an aerospace defense system and target designation when aerospace attack means are doing prompt global strike. Systems of Control, Communication and Security. 2021. No. 1. pp. 190-214. DOI: 10.24411/2410-9916-2021-10108 (in Russian).

6. Romanov A., Koshelev A. Kosmicheskaya radioelektronnaya razvedka SSHA [Space radio-electronic intelligence of the USA]. Aviaciya i kosmonavtika [Aviation and cosmonautics]. 1994. No. 5-6. Pp. 46-47. (In Russian).

7. Makarenko S. I. Informacionnoe protivoborstvo i radioelektronnaya bor'ba v setecentricheskih vojnah nachala XXI veka [Information confrontation and electronic warfare in the network-centric wars of the early 21st century]. St. Petersburg. Naukoemkie tekhnologii [Science intensive technologies]. 2017. 546 p. (In Russian).

8. Starkov V., Shushkov A. Vysokaya tochnost' i bol'shaya moshchnost' [High accuracy and high power]. Vozdushno-kosmicheskaya oborona. [Aerospace defense]. 2009. No. 1. (In Russian).

9. Menshakov Yu. K. Vidy i sredstva inostrannyh tekhnicheskih razvedok [Types and means of foreign technical intelligence]. Moscow. Izdatel'stvo MGTU im. N.E. Baumana [Publishing House of Bauman Moscow State Technical University]. 2009. 656 p. (In Russian).

10. Portable Direction Finder R&S®DDF007. Product Brochure. Rohde&Schwars GmbH & Co. KG. 2016. 16 p.

11. KG Portable monitoring receiver R&S®PR200. Product Brochure. Rohde&Schwars GmbH & Co. 2023. 20 p.

12. Kupriyanov A. I. Radioelektronnaya bor'ba [Electronic warfare]. Moscow. University book. 2012. 359 p. (In Russian).

13. Popov V. I. Matematicheskie modeli rasprostraneniya radiovoln v lesnyh massivah [Mathematical models of radio wave propagation in forests]. Evrazijskij Soyuz Uchenyh (ESU). Tekhnicheskie nauki [Eurasian Union of Scientists (EUU). Technical sciences]. 2015. No. 11 (20). Pp. 107117. (In Russian).

14. Ayekomilogbon Olufemi T., Famoriji John O., Olasoji Yekeen O. Evaluation and modeling of UHF Radiowave Propagation in a Forested Environment. International Journal of Engineering and Innovative Technology (IJEIT). 2013. V. 2. Is. 12. Pp. 101-106.

15. Radio propagation effects on next-generation fixed-service terrestrial telecommunication systems. Luxembourg. COST 235. 1996. Final Report. 407 p.

References

Статья поступила 21 сентября 2024 г.

Вопросы обеспечения информационной безопасности

Информация об авторе

Турилов Валерий Александрович - кандидат технических наук, доцент. Главный научный сотрудник, АО «Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств (АО «КНИИТМУ»). Область научных интересов: теория и практические методы создания аппаратуры, комплексов и систем связи и обработки информации. Тел.: +7-910-911-59-41. E-mail: [email protected]. Адрес: 248000, Россия, г. Калуга, ул. К. Маркса, д. 4.

Ways to ensure the electronic masking of electronic means in the tactical link

V. A. Turilov

Annotation. Relevance: in the tactical control link, in the conditions of the use by the enemy of modern means of radio intelligence, electronic reconnaissance, electronic countermeasures and high-precision weapons, one of the main requirements for electronic means that are sources of radiation of radio signals is to ensure maximum secrecy of their functioning. In this regard, the aim of the work is to develop a methodology for assessing the degree of attenuation of radio signals on the routes between radio-electronic means of communication and control and space, air, ground and portable (wearable) complexes of enemy radio intelligence when used for radio-electronic masking of terrain features and obstacles on the earth's surface. Methods: the methodology is based on the approaches outlined in the ITU-R Recommendations and contains the main theoretical provisions for calculations. The technique is designed to determine the composition and content of radio-electronic masking measures of radio-electronic means in the tactical link in order to prevent the enemy from detecting their location. The results of the calculations performed for a specific example of the functioning of radio-electronic means of communication and control and enemy radio intelligence complexes in the tactical link are presented. The practical significance of the work lies in the fact that the developed methodology for assessing the degree of attenuation of radio signals on the route between the radio-electronic means of communication and control and the enemy's radio-electronic reconnaissance complexes allows for specific technical characteristics of a functioning radio-electronic means, as well as climatic and geographical conditions of their location, to determine the necessary composition and content of radio-electronic masking measures in order to prevent the enemy from detecting the location electronic means, including in the field.

Keywords: radio signal attenuation; radio electronic means of communication and control; radio and radio engineering intelligence; radio electronic masking.

Information about Author

Turilov Valery Aleksandrovich - PhD, associate professor. Chief researcher, JSC «Kaluga research institute of telemechanical devices» (JSC "KNIITMU"). Field of research: theory and practical methods for creating communication and information processing apparatures, complexes and systems. Tel.: +7-910-911-59-41. E-mail: [email protected]. Address: 4, K. Marks St., Kaluga, 248000.

Библиографическая ссылка на статью:

Турилов В. А. Пути обеспечения радиоэлектронной маскировки радиоэлектронных средств в тактическом звене // Техника средств связи. 2024. № 3 (167). С. 2-17. DOI: 10.24412/27822141-2024-3-2-17

Reference for citation:

Turilov V. A. Ways to ensure the electronic masking of electronic means in the tactical link. Means of Communication Equipment. 2024. № 3 (167). Pp. 2-17. (In Russian). DOI: 10.24412/27822141-2024-3-2-17